Viele Menschen halten Magnete für selbstverständlich. Sie sind überall, von Physiklabors über Kompasse für Campingausflüge bis hin zu Souvenirs, die auf Kühlschränken geklebt werden. Einige Materialien sind anfälliger für Magnetismus als andere. Einige Arten von Magneten, wie zum Beispiel Elektromagnete, können ein- und ausgeschaltet werden, während Permanentmagnete die ganze Zeit ein stetiges Magnetfeld erzeugen.
Domänen
Alle Materialien bestehen aus magnetischen Domänen. Dies sind winzige Taschen, die atomare Dipole enthalten. Wenn diese Dipole in eine Richtung ausgerichtet werden, weist das Material magnetische Eigenschaften auf. Insbesondere Eisen ist ein Element, dessen Dipole sich leicht ausrichten lassen. In anderen Materialien können Dipole innerhalb einer Domäne ausgerichtet werden, jedoch nicht in Bezug auf andere Domänen in demselben Materialstück. Diese Domänen können mit einem Verfahren namens Magnetkraftmikroskopie nachgewiesen werden. Wenn ein Material in ein starkes Magnetfeld gebracht wird, richten sich seine Domänen aus und das Material selbst wird magnetisiert. Nicht alle Domänen müssen ausgerichtet sein, damit Magnetismus erreicht wird.
Elektrizität
Die Einwirkung von elektrischem Strom ist eine weitere Möglichkeit, magnetische Domänen auszurichten. Wenn zwei Drähte von einem elektrischen Strom durchflossen werden, besteht eine magnetische Anziehung zwischen ihnen, wenn die Ströme in die gleiche Richtung laufen. Die Drähte stoßen sich gegenseitig ab, wenn ihre Ströme in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Die Erde ist jedoch ein Magnet, der durch elektrische Ströme im geschmolzenen Kern des Planeten erzeugt wird Wissenschaftler der National Aeronautics and Space Administration suchen weiterhin nach der Quelle dafür of Ströme.
Ferromagnetismus
Ferromagnetismus ist ein Phänomen, das bei einigen Metallen auftritt, insbesondere bei Eisen, Kobalt und Nickel, das dazu führt, dass das Metall magnetisch wird. Die Atome in diesen Metallen haben ein ungepaartes Elektron, und wenn das Metall einem ausreichend starken Magnetfeld ausgesetzt wird, richten sich die Spins dieser Elektronen parallel zueinander aus. Aus diesem Grund werden Eisenkerne in Elektromagnetspulen und Transformatorwicklungen verwendet. Der elektrische Strom erzeugt ein Magnetfeld, das durch den induzierten Magnetismus des Eisenkerns verstärkt wird.
Curie-Temperatur
Materialien bleiben bei Temperaturen unterhalb der Curie-Temperatur magnetisch. Diese Temperatur ist für verschiedene Metalle unterschiedlich und beschreibt den Punkt, an dem die Fernordnung magnetischer Domänen verschwindet. Die Fernordnung hält die magnetischen Domänen in einer bestimmten Ausrichtung. Höhere Curie-Temperaturen bedeuten, dass mehr Energie benötigt wird, um die magnetischen Domänen eines Materials zu desorientieren. Wenn die Temperatur unter die Curie-Temperatur sinkt und das Material in ein Magnetfeld gebracht wird, wird es wieder magnetisch.